(57)【要約】      （修正有）【課題】十分な製造安定性を確保しつつパッド部および下地層の端部を確実に保護することができるボンディングパッド構造を提供する。【解決手段】基板５０に設けられた下地層２０と、下地層に接して設けられたパッド部１０と、パッド部の一部を覆う絶縁層３０とを備え、下地層とパッド部との積層方向である第１方向からみて、パッド部が露出するワイヤボンディング形成領域１１と、ワイヤボンディング形成領域の周囲に位置し、絶縁層がパッド部を覆う絶縁層被覆領域１２と、を有するボンディングパッド構造であり、下地層の外周は絶縁層によって覆われ、ワイヤボンディング形成領域に位置するパッド部は、絶縁層被覆領域においてパッド部を覆う絶縁層よりも、下地層に対して遠位に位置する部分を有する。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けられた下地層と、前記下地層に接して設けられたパッド部と、前記パッド部の一部を覆う絶縁層とを備え、
前記下地層と前記パッド部との積層方向である第１方向からみて、
前記パッド部が露出するワイヤボンディング形成領域と、
前記ワイヤボンディング形成領域の周囲に位置し、前記絶縁層が前記パッド部を覆う絶縁層被覆領域と、
を有するボンディングパッド構造であって、
前記下地層の外周は前記絶縁層によって覆われ、
前記ワイヤボンディング形成領域に位置する前記パッド部は、前記絶縁層被覆領域において前記パッド部を覆う前記絶縁層よりも、前記下地層に対して遠位に位置する部分を有することを特徴とするボンディングパッド構造。
【請求項２】
前記パッド部は、前記第１方向の積層構造を有し、
前記積層構造を構成する部材は同一の金属材料で構成される、請求項１記載のボンディングパッド構造。
【請求項３】
前記パッド部は貴金属材料で構成される、請求項１または請求項２に記載のボンディングパッド構造。
【請求項４】
前記ワイヤボンディング形成領域に位置する前記パッド部は、前記絶縁層被覆領域に近づくほど厚さが小さくなるテーパ構造を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のボンディングパッド構造。
【請求項５】
前記絶縁層被覆領域は、前記第１方向からみて前記絶縁層被覆領域における他の部分よりも前記ワイヤボンディング形成領域から離間した配線部を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のボンディングパッド構造。
【請求項６】
前記絶縁層被覆領域において、前記下地層と前記パッド部との積層構造は、外周端に近づくほど厚さが小さくなるテーパ構造を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のボンディングパッド構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ボンディングワイヤを接続するボンディングパッド構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤボンディングの信頼性などの観点から、Ａｕめっきによるパッド部が採用される。また、配線（例えば、ＡｌＣｕ）とのコンタクト信頼性を確保する観点から、ＮｉＣｒ／Ａｕのスパッタによる下地層が用いられる。一方、各種環境下での耐性を考慮すると、下地層のＮｉＣｒは不利であり、パッド部の端部での露出は避けたい。
【０００３】
半導体装置におけるパッド構造の保護として、特許文献１には、ワイヤボンディング時におけるワイヤと周辺の保護膜との干渉による破損を防止するため、２段に設けた電極の下層を絶縁膜で覆う構成が開示される。
【０００４】
特許文献２には、ワイヤボンディング時に端子部が剥離することを防止するため、電極を段差状に形成し、段差部の下段部を絶縁膜で覆う構成が開示される。
【０００５】
特許文献３には、半導体装置の電極の端部近傍に発生する電界により、半導体装置を覆う樹脂保護膜やモールド樹脂の絶縁破壊が生じることを防止するため、パッドの電極を２段に構成し、１段目の部分のみを保護膜で覆う構成が開示される。
【０００６】
特許文献４には、低コストで容易にかつ確実に金属電極をパターニングするため、パッドの段差に保護膜を形成する構成が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−０９４５４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２２３１５９号公報
【特許文献３】特開２０１３−２３９６０７号公報
【特許文献４】特開２００６−１８６３０４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
ボンディングパッド構造において、下地層に接して設けられたパッド部の周囲を絶縁層で覆う場合、覆う領域の面積が大きいほどパッド部および下地層の端部を確実に保護することができる。一方、絶縁層で覆う領域の面積が大きすぎるとパッド部の段差に絶縁層が乗り上げることでカバレッジが悪化し、製造安定性を損なうことになる。
【０００９】
本考案はこのような実情に鑑みてなされたものであり、十分な製造安定性を確保しつつパッド部および下地層の端部を確実に保護することができるボンディングパッド構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本考案の一態様は、基板に設けられた下地層と、下地層に接して設けられたパッド部と、パッド部の一部を覆う絶縁層とを備え、下地層とパッド部との積層方向である第１方向からみて、パッド部が露出するワイヤボンディング形成領域と、ワイヤボンディング形成領域の周囲に位置し、絶縁層がパッド部を覆う絶縁層被覆領域と、を有するボンディングパッド構造である。このボンディングパッド構造において、下地層の外周は絶縁層によって覆われ、ワイヤボンディング形成領域に位置するパッド部は、絶縁層被覆領域においてパッド部を覆う絶縁層よりも、下地層に対して遠位に位置する部分を有することを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、下地層の外周が絶縁層によって覆われるため、下地層の端部を確実に保護することができる。また、ワイヤボンディング形成領域に位置するパッド部が、絶縁層被覆領域においてパッド部を覆う絶縁層よりも下地層に対して遠位に位置する部分を有するため、ボンディングワイヤと絶縁層との干渉が抑制される。また、絶縁層で被覆する段差がワイヤボンディング形成領域よりも低いため、絶縁層のカバレッジを向上させることができる。
【００１２】
上記ボンディングパッド構造において、パッド部は、第１方向の積層構造を有し、積層構造を構成する部材は同一の金属材料で構成されることが好ましい。また、パッド部は貴金属材料で構成されることが好ましい。これにより、ワイヤボンディング形成領域の十分な厚さが確保される。
【００１３】
上記ボンディングパッド構造において、ワイヤボンディング形成領域に位置するパッド部は、絶縁層被覆領域に近づくほど厚さが小さくなるテーパ構造を有することが好ましい。このようなテーパ構造によって、ボンディングワイヤをワイヤボンディング形成領域の上面または側面で受けやすくなり、絶縁層と重なる可能性を低くすることができる。
【００１４】
上記ボンディングパッド構造において、絶縁層被覆領域は、第１方向からみて絶縁層被覆領域における他の部分よりもワイヤボンディング形成領域から離間した配線部を有していてもよい。これにより、パッド部の周辺から配線部まで連続して絶縁層で覆うことができる。
【００１５】
上記ボンディングパッド構造において、絶縁層被覆領域において、下地層とパッド部との積層構造は、外周端に近づくほど厚さが小さくなるテーパ構造を有することが好ましい。下地部とパッド部との積層構造の外周端にこのようなテーパ構造が設けられていると、絶縁層を形成する際のカバレッジを向上させることができる。
【考案の効果】
【００１６】
本考案によれば、十分な製造安定性を確保しつつパッド部および下地層の端部を確実に保護することができるボンディングパッド構造を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係るボンディングパッド構造を適用する半導体装置を例示する斜視図である。
【図２】本実施形態に係るボンディングパッド構造を例示する模式断面図である。
【図３】参考例に係るボンディングパッド構造を例示する模式断面図である。
【図４】本実施形態に係る他のボンディングパッド構造を例示する模式断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、パッド部を例示する平面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）はパッド部の拡大平面図である。
【図７】図６（ａ）に示すＡ−Ａ断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
以下、本考案の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
【００１９】
（ボンディングパッド構造の構成）
図１は、本実施形態に係るボンディングパッド構造を適用する半導体装置を例示する斜視図である。
図２は、本実施形態に係るボンディングパッド構造を例示する模式断面図である。
図１には、半導体装置１００の一例として圧力センサのセンサ部１１０が示される。圧力センサのセンサ部１１０は、外部からの圧力に応じた検出値を得るものである。
【００２０】
センサ部１１０は、変位部１１１およびピエゾ抵抗素子１１２を有する。変位部１１１は圧力によって変位する部分である。ピエゾ抵抗素子１１２は、変位部１１１の変位量を電気的に検出する素子である。変位部１１１には複数のピエゾ抵抗素子１１２が設けられる。
【００２１】
複数のピエゾ抵抗素子１１２は変位部１１１の周縁部に沿って、隣り合う素子どうしが９０°異なる位相（互いに直交する位置関係）で配置されている。圧力により変位部１１１が変位すると、その変位量に応じて複数のピエゾ抵抗素子１１２の電気抵抗が変化し、この複数のピエゾ抵抗素子１１２によって構成されたブリッジ回路の中点電位が変化し、この中点電位がセンサ値として出力される。
【００２２】
センサ部１１０には、外部回路との導通を得るためのパッド部１０が設けられる。パッド部１０にはボンディングワイヤ（図示せず）が接続される。ボンディングワイヤの接続信頼性などの観点から、パッド部１０にはＡｕめっきが採用される。
【００２３】
パッド部１０とピエゾ抵抗素子１１２との間には両者間の導通を得る配線パターン６０が設けられる。配線パターン６０には、例えば、後述するＡｌＣｕ配線層６１やイオン注入配線層６２が含まれる（図６、図７参照）。パッド部１０、ピエゾ抵抗素子１１２および配線パターン６０は、シリコン等の基板５０の上に所定の半導体プロセスによって形成される。
【００２４】
図２には、本実施形態に係るボンディングパッド構造１の部分断面図が示される。本実施形態に係るボンディングパッド構造１は、基板５０に設けられた下地層２０と、下地層２０に接して設けられたパッド部１０と、パッド部１０の一部を覆う絶縁層３０とを備える。なお、本実施形態では、下地層２０とパッド部１０との積層方向である第１方向をＺ方向、Ｚ方向と直交する方向の１つをＸ方向、他の１つをＹ方向ということにする。
【００２５】
下地層２０は、絶縁層４０の上に形成され、配線パターン６０と導通している。このため、配線パターン６０とのコンタクト信頼性を確保する観点から、下地層２０には、例えばＮｉＣｒのスパッタ形成層が用いられる。
【００２６】
下地層２０の上に設けられるパッド部１０は、めっき下地層１０ａと、めっき層１０ｂとを有する。めっき下地層１０ａは例えばＡｕのスパッタ形成層であり、下地層２０の上に形成される。めっき層１０ｂは例えばＡｕのめっき形成層であり、めっき下地層１０ａの上に形成される。めっき下地層１０ａとめっき層１０ｂとの積層構造においてこれらの部材を同一の金属材料（貴金属材料）で構成することで、ワイヤボンディングを行うためのパッド部１０の十分な厚さが確保される。
【００２７】
めっき層１０ｂは、めっき下地層１０ａの上にレジスト膜を形成し、めっき層１０ｂを形成する領域に開口を設け、この状態でめっき処理することによりレジスト開口領域に形成される。めっき層１０ｂが形成された後は、ドライエッチング（イオンミリング）によってパッド部１０および下地層２０の外周の端面２０１が形成される。
【００２８】
外周の端面２０１が形成された状態では、下地層２０であるＮｉＣｒの露出を防止するため、絶縁層３０によって外周の端面２０１が被覆される。絶縁層３０には、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ2が用いられる。
【００２９】
ボンディングパッド構造１は、Ｚ方向からみたとき、パッド部１０が露出するワイヤボンディング形成領域１１と、ワイヤボンディング形成領域１１の周囲に位置し、絶縁層３０がパッド部１０を覆う絶縁層被覆領域１２とを有する。
【００３０】
また、ワイヤボンディング形成領域１１に位置するパッド部１０は、絶縁層被覆領域１２においてパッド部１０を覆う絶縁層３０よりも、下地層２０に対して遠位に位置する部分（第１部分Ｐ１）を有する。一方、絶縁層被覆領域１２に位置するパッド部１０は、第１部分Ｐ１よりも下地層２０に対して近位に位置する部分（第２部分Ｐ２）を有する。
【００３１】
すなわち、ワイヤボンディング形成領域１１の第１部分Ｐ１にはボンディングワイヤが接続される。また、絶縁層３０はパッド部１０および下地層２０の外周の端面２０１を被覆するとともに第２部分Ｐ２の上まで形成される。
【００３２】
本実施形態では、下地層２０の外周が絶縁層３０によって覆われるため、下地層２０の端面２０１を確実に保護することができる。また、絶縁層３０よりもワイヤボンディング形成領域１１の第１部分Ｐ１が下地層２０から遠位な位置にあるため、第１部分Ｐ１にボンディングワイヤを接続する際、ボンディングワイヤの接続位置よりも絶縁層３０が下に位置することになる。したがって、ボンディングワイヤと絶縁層３０との干渉が抑制される。さらに、パッド部１０の段差として第１部分Ｐ１よりも低い第２部分Ｐ２に絶縁層３０が被覆されるため、絶縁層３０を形成する際のカバレッジを向上させることができる。
【００３３】
図３は、参考例に係るボンディングパッド構造を例示する模式断面図である。
参考例に係るボンディングパッド構造１Ｚでは、下地層２０の上にパッド部１０が設けられているが、パッド部１０の段差として第１部分Ｐ１および第２部分Ｐ２（図２参照）のように分けられていない。このため、絶縁層３０によってパッド部１０および下地層２０の端部を覆う場合、絶縁層３０をパッド部１０の側面１０１から上面（ボンディングワイヤを接続する面）１０２まで覆う必要がある。
【００３４】
絶縁層３０がパッド部１０の上面１０２まで覆うように設けられていると、パッド部１０にボンディングワイヤを接続する際、ボンディングワイヤと絶縁層３０との干渉が生じやすく、ボンディングワイヤの接続位置の制限（接続面積の減少）や、電気的導通の不良、絶縁層３０との干渉による絶縁層３０の破損や剥がれによる保護性能の低下を招きやすくなる。
【００３５】
また、パッド部１０の側面１０１においては絶縁層３０の成膜速度が他の部分に比べて低いためカバレッジが悪くなりやすい。このため、絶縁層３０の成長界面に欠陥（隙間）Ｆが生じやすく、下地層２０に対する十分な保護性能（例えば、腐食性環境成分の侵入耐性など）を得ることができない。
【００３６】
これに対し、図２に示す本実施形態に係るボンディングパッド構造１では、絶縁層３０がパッド部１０および下地層２０の端面２０１から第２部分Ｐ２まで、すなわち第１部分Ｐ１よりも下地層２０に近位（低い位置）となる第２部分Ｐ２まで設けられているため、絶縁層３０がワイヤボンディング形成領域１１には設けられず、ワイヤボンディング形成領域１１の全体をボンディングワイヤの接続領域として利用することができる。
【００３７】
また、ボンディングワイヤと絶縁層３０との干渉を効果的に防止でき、しかも絶縁層３０を形成する際のカバレッジも向上できる。したがって、ワイヤボンディングの接続信頼性を高めることができるとともに、絶縁層３０の保護性能を十分に発揮させることができる。
【００３８】
ここで、第２部分Ｐ２の上における絶縁層３０の端部３０ａと、ワイヤボンディング形成領域１１との間には隙間ｄが設けられていることが好ましい。すなわち、絶縁層３０によってパッド部１０および下地層２０の端面２０１を保護する場合、端面２０１とその周辺まで絶縁層３０で覆われる。しかし、絶縁層３０がワイヤボンディング形成領域１１まで乗り上げてしまうと、カバレッジの悪化や絶縁層３０の剥がれによる保護性能の低下を招く。一方、第２部分Ｐ２にかかる絶縁層３０が少ないと、パッド部１０および下地層２０の端面２０１を絶縁層３０で確実に覆うための製造上の余裕度が失われ、製造安定性を低下させることになる。
【００３９】
そこで、絶縁層３０の端部３０ａを第２部分Ｐ２の上であって、ワイヤボンディング形成領域１１まで到達しない位置までにする（隙間ｄを設けておく）ことで、絶縁層３０の製造安定性の向上と、絶縁層３０による保護性能の確保との両立を図ることができる。
【００４０】
このようなボンディングパッド構造１において、ワイヤボンディング形成領域１１に位置するパッド部１０は、絶縁層被覆領域１２に近づくほど厚さが小さくなるテーパ構造Ｔ１を有することが好ましい。このようなテーパ構造Ｔ１によって、ボンディングワイヤをワイヤボンディング形成領域１１の上面または側面で受けやすくなり、絶縁層３０と重なる可能性を低くすることができる。
【００４１】
また、ボンディングパッド構造１において、絶縁層被覆領域１２において、下地層２０とパッド部１０との積層構造は、外周端に近づくほど厚さが小さくなるテーパ構造Ｔ２を有することが好ましい。下地層２０とパッド部１０との積層構造の外周端にこのようなテーパ構造Ｔ２が設けられていると、絶縁層３０を形成する際のカバレッジを向上させることができ、絶縁層３０の成長界面での欠陥（隙間）の発生を抑制し、絶縁層３０による保護性能を高めやすくなる。
【００４２】
（他の構成例）
図４は、本実施形態に係る他のボンディングパッド構造を例示する模式断面図である。
図４に示すボンディングパッド構造１Ｂにおいては、絶縁層被覆領域１２がめっき下地層１０ａおよび下地層２０によって構成される。すなわち、ボンディングパッド構造１Ｂにおける絶縁層被覆領域１２にはめっき層１０ｂが設けられていない。これにより、絶縁層被覆領域１２の第２部分Ｐ２は、図２に示すボンディングパッド構造１の第２部分Ｐ２よりも下地層２０に近位（段差として低い位置）となっている。
【００４３】
このように段差が低いことで、絶縁層３０を形成する際のカバレッジを向上させることができる。また、ボンディングワイヤと絶縁層３０との干渉をより効果的に抑制することができる。
【００４４】
（パッド部の構成例）
図５（ａ）および（ｂ）は、パッド部を例示する平面図である。
図５（ａ）には本実施形態に係るパッド部が示され、図５（ｂ）には参考例に係るパッド部が示される。
図５（ａ）の本実施形態に係るパッド部１０では、図５（ｂ）の参考例に係るパッド部１０Ｚに比べて角の丸みが大きくなっている。パッド部１０Ｚのように角の丸みが小さいと、パッド部１０Ｚの端部を覆う絶縁層３０に成長界面が生じやすく、膜欠陥（隙間）が発生しやすくなる。図５（ａ）に示すパッド部１０のように、パッド部１０の角部を曲線処理して丸みを付けることで、ＳｉＮやＳｉＯ2から成る絶縁層３０の膜欠陥の発生を抑制し、保護性能を向上させることができる。
【００４５】
図６（ａ）および（ｂ）はパッド部の拡大平面図である。
図６（ａ）には絶縁層を設ける前の状態が示され、図６（ｂ）には絶縁層を設けた後の状態が示される。
図７は、パッド部の拡大断面図である。図７には、図６（ａ）に示すＡ−Ａ断面が表される。
パッド部１０は、ワイヤボンディング形成領域１１と、絶縁層被覆領域１２との２段構成となっている。この場合、パッド部１０の角の丸みとは、絶縁層被覆領域１２の角部の丸みのことをいう。角部には外向きに凸となる部分と、外向きに凹となる部分とがある。いずれの角部についても丸みを付けることで、絶縁層被覆領域１２の端部（縁部分）にかかる絶縁層３０のカバレッジが向上し、保護性能を向上させることができる。角部のうち特に外向きに凹となる部分は絶縁層３０のカバレッジが低下しやすいため、この丸みを大きくすることで外向きに凹となる部分でも良好に絶縁層３０を被着させることができる。
【００４６】
上記ボンディングパッド構造１、１Ｂにおいて、絶縁層被覆領域１２は、Ｚ方向からみて絶縁層被覆領域１２における他の部分よりもワイヤボンディング形成領域１１から離間した配線部１２１を有していてもよい。配線部１２１は、パッド部１０における絶縁層被覆領域１２が舌状に延出した部分である。図７に示すように、配線パターン６０はＡｌＣｕ配線層６１とイオン注入配線層６２とを有し、パッド部１０における舌状に延出する配線部１２１がＡｌＣｕ配線層６１を介してイオン注入配線層６２と導通するように設けられる。これにより、パッド部１０の周辺および周辺から舌状に延出する配線部１２１に至るまで連続して絶縁層３０で覆うことができる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、十分な製造安定性を確保しつつパッド部１０および下地層２０の端部を確実に保護することができるボンディングパッド構造１、１Ｂを提供することが可能となる。
【００４８】
なお、上記に本実施形態を説明したが、本考案はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の構成例の特徴を適宜組み合わせたものも、本考案の要旨を備えている限り、本考案の範囲に含有される。
【符号の説明】
【００４９】
１，１Ｂ，１Ｚ…ボンディングパッド構造
１０，１０Ｚ…パッド部
１０ａ…めっき下地層
１０ｂ…めっき層
１１…ワイヤボンディング形成領域
１２…絶縁層被覆領域
２０…下地層
３０…絶縁層
３０ａ…端部
４０…絶縁層
５０…基板
６０…配線パターン
６１…ＡｌＣｕ配線層
６２…イオン注入配線層
１００…半導体装置
１０１…側面
１０２…上面
１１０…センサ部
１１１…変位部
１１２…ピエゾ抵抗素子
１２１…配線部
２０１…端面
Ｆ…欠陥（隙間）
Ｐ１…第１部分
Ｐ２…第２部分
Ｔ１，Ｔ２…テーパ構造
ｄ…隙間
【図１】
0003227465.tif 000003
【図２】
0003227465.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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